Исследователи обнаружили новую архею в симбиотических отношениях в морской микробной системе, которая демонстрирует экстремальную редукцию генома, имея сильно урезанный геном всего в 238 кбн и имеет экстремальный функциональный уклон в сторону обработки генетической информации. Ее геном в первую очередь кодирует механизмы для репликации, транскрипции и трансляции ДНК. У нее отсутствуют почти все метаболические пути, поэтому она демонстрирует полную метаболическую зависимость от хозяина. Временно названная Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, она по сути является клеточной сущностью, сохраняющей только свое репликативное ядро и эволюционировавшей, чтобы приблизиться к вирусному способу существования. Поскольку Sukunaarchaeum mirabile выступает в качестве связующего звена между клеточными сущностями и вирусами, это открытие заставляет задуматься о минимальных требованиях клеточной жизни.
Динофлагелляты — это группа эукариотических одноклеточных водорослей, имеющих два разных жгутика. Они в основном являются морским планктоном и, как известно, поддерживают симбиотические микробные сообщества.
В недавнем исследовании амплификация генома отдельных клеток бактерий, ассоциированных с динофлагеллятом Citharistes regius, выявила наличие весьма необычной кольцевой последовательности размером 238 кб с низким содержанием GC (гуанин-цитозин) — 28.9%. Было установлено, что эта последовательность представляет собой полный геном прокариота. Дальнейший анализ показал, что организм, несущий этот геном, является археей. До настоящего времени самым маленьким известным полным геномом археи был геном Nanoarchaeum equitans размером 490 кб. Геном археи, обнаруженный в этом исследовании, имеет размер менее половины этого, но при этом оказался очень полным. Дальнейшие исследования подтвердили, что он действительно представляет собой полный геном археи, и он был назван Candidatus Sukunaarchaeum mirabile.
Недавно обнаруженная архея Ca. Sukunaarchaeum mirabile демонстрирует экстремальное сокращение генома, имея крайне упрощенный геном размером всего 238 кб (для сравнения, размер генома типичных архей составляет от 0.5 до 5.8 Мб, в то время как размер генома вирусов колеблется от 2 кб до более 1 Мб). Кроме того, обнаружено, что она обладает экстремальной функциональной направленностью на обработку генетической информации. В основном она кодирует механизмы репликации ДНК, транскрипции и трансляции. У нее практически отсутствуют все метаболические пути, поэтому она демонстрирует полную метаболическую зависимость от хозяина.
Ca. Sukunaarchaeum mirabile похож на вирусы тем, что имеет минимальный геном, предназначенный для генетического самоподдержания, и абсолютную зависимость от хозяина, обусловленную метаболическим восстановлением. Однако, в отличие от вирусов, Sukunaarchaeum mirabile обладает собственным основным транскрипционным и трансляционным аппаратом и рибосомами. Он не лишен генов основного механизма репликации и не зависит от хозяина в этом отношении. Это ключевое различие между клеточными организмами и вирусами. Sukunaarchaeum mirabile по своей сути является клеточным организмом, сохраняющим только свое репликативное ядро, которое эволюционировало, приблизившись к вирусному способу существования.
Обнаружение Sukunaarchaeum mirabile в качестве связующего звена между клеточными структурами и вирусами заставляет задуматься о минимальных требованиях к клеточной жизни.
Ссылки:
- Харада Р., и др. 2025. Клеточная сущность, сохраняющая только свое репликативное ядро: Скрытая архейная линия с ультраредуцированным геномом. Препринт на bioRxiv. Представлено 02 мая 2025 г. DOI: https://doi.org/10.1101/2025.05.02.651781
Статьи по теме:
- Клетки с синтетическим минималистичным геномом претерпевают нормальное деление клеток (5 Апрель 2021)
- Эукариоты: история их архейного происхождения (31, декабрь 2022)
